Berapakah kecepatan minimum suatu benda harus dilemparkan vertikal ke atas agar benda tidak kembali lagi ke bumi ?

Jika anda melemparkan sebuah benda vertikal ke atas, benda itu selalu jatuh kembali ke Bumi. Nah, muncul pertanyaan: berapakah kecepatan minimum suatu benda harus dilemparkan vertikal ke atas agar benda tersebut tidak kembali lagi ke permukaan planet (misalnya Bumi?) Dengan kata lain, berapakah kecepatan minimum tersebut agar benda dapat lepas dari pengaruh medan gaya gravitasi planet.  Kecepatan minimum lebih sering disebut sebagai kecepatan lepas (escape velocity). Kita dapat menentukan rumus kecepatan lepas ini secara kuantitatif dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik. Sebuah benda yang diluncurkan vertikal ke atas dengan kelajuan v memiliki energi kinetik 1/2 mv² dan energi potensial gravitasi Newton – GMm/R

Selanjutnya, Newton mengajukan hukum gravitasi umum Newton, yang berbunyi sebagai berikut. 

“Gaya gravitasi antara dua benda merupakan gaya tarik-menarik yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”. 

 Besar gaya gravitasi dapat ditulis dengan persamaan matematis F₁₂ = F₂₁ = F Gm₁m₂/R²

dengan;

F₁₂ = F₂₁ = F  besar gaya tarik menarik antara kedua benda (N);

G = tetapan umum gravitasi;

m₁ = massa benda 1 (kg);

m₂= massa benda 2 (kg);

R= jarak antara kedua benda (m).

Berdasarkan hal tersebut, sekarang kita dapat menentukan kecepatan lepas untuk planet Bumi. Ambil g=9,8 m/s² dan jari-jari Bumi R= 6370 km, maka tentukan berapa kecepatan lepas tersebut?  Kita dapat memperkuat pemahaman kita tentang gaya gravitasi dengan memperhitungkan gaya-gaya gravitasi dari sudut pandang yang berbeda tetapi berkaitan. Ingat, gaya gravitasi bukanlah gaya kontak, melainkan bekerja melalui suatu jarak dalam ruang. Gaya gravitasi pada suatu benda di sebuah titik dalam ruang dijelaskan dengan sifat ruang itu sendiri.

Misalkan kita letakkan sebuah benda bermassa M  dalam suatu ruang, maka benda itu akan menghasilkan medan yang menyebar di sekitar benda bermassa M dalam suatu ruang, maka benda itu akan menghasilkan medan yang menyebar di sekitar benda itu dalam ruang. Medan itu hadir walaupun tidak ada benda lain di dalam ruang. Medan yang menyebar dari benda bermassa dan memenuhi ruang inilah yang disebut sebagai medan gravitasi. Besaran yang mewakili medan gravitasi disebut kuat medan gravitasi. Kuat medan gravitasi pada titik apa saja dalam ruang didefinisikan sebgai gaya gravitasi per satuan massa pada suatu massa uji m.

Jika ada yang berkenan silahkan jawab dikomentar atau kirim ke email idsalimcom@gmail.com . Jawaban akan kami postingkan di blog Fisika Pak Salim